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EFB-Forschungsbericht Nr. 020

Auslegung und Optimierung der Aufstellung von Schneidpressen aufgrund messtechnisch erfasster Maschineneigenschaften

Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Manfred Weck, Dipl.-Ing. Werner Ostendorf, Laboratorium für Werkzeugmaschinen und betriebslehre Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

197 Seiten (Sw 76 Abb.)

ISBN: 978-3-86776-100-0

Preis (Digital) EUR 94,00

Preis (Print) EUR 105,90

Schlagwörter: Schneidpresse, Hubzahl

Zusammenfassung

Beim Betrieb von Schneidpressen entstehen Erschütterungen, die u.U. unzulässige Immissionen in der Maschinenumgebung verursachen können. Die Größe der von Umformmaschinen in die Umgebung emittierten Erschütterungen ist neben den Betriebsbedingungen (Prozeßverlauf, Hubzahl, Pressenkinematik) vor allem abhängig von den Aufstellungsbedingungen der Maschine.
Bei geeigneter Auslegung der Aufstellungseigenschaften kann die Erschütterungsemission im allgemeinen innerhalb der vom Gesetzgeber zugelassenen Grenzen gehalten werden.

Zur Erzielung optimaler Aufstellbedingungen ist es erforderlich, alle für die Erschütterungsemission relevanten Eigenschaften der beteiligten Komponenten (Prozeß, Maschine, Aufstellung, Fundament, Baugrund) zu berücksichtigen, wobei als Randbedingungen neben den Immissionsgrenzwerten auch die Betriebssicherheit der Presse geachtet werden muß.

Die zur Lösung dieser Aufgabenstellung entwickelte Vorgehensweise beschreibt das Gesamtschwingungssystem durch ein Rechenmodell, dessen dynamisches Verhalten mit Hilfe eines Tischrechnerprogramms rechnerisch untersucht werden kann. Als Ergebnisse liefert das Verfahren eine vollständige Beschreibung des Schwingungsverhaltens aller Systemkomponenten bei beliebig wählbarer Anregung zur Simulation des Prozeßverlaufs. Anhand der ermittelten Größen kann das Erschütterungsverhalten der Maschine beurteilt und ggf. durch Modifikation einzelner Parameter, insbesondere der Aufstellungseigenschaften, verbessert werden.
Die Ergebnisse des Berechnungsverfahrens weisen eine gute Übereinstimmung mit meßtechnisch ermittelten Schwingungswerten auf.

Entscheidend für die erreichbare Genauigkeit der Ergebnisse sind die Eingabedaten der Modellbeschreibung, insbesondere die Eigenschaften der Aufstellelemente. Stehen hier ausreichend genaue Daten zur Verfügung, so stellt das Berechnungsprogramm ein effizientes Hilfsmittel zur Auslegung der Aufstellung von Umformmaschinen dar.

Das Forschungsvorhaben "Auslegung und Optimierung der Aufstellung von Schneidpressen aufgrund messtechnisch erfasster Maschineneigenschaften" wurde unter Fördernummer AiF-Nr.: 4742 von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen e.V., Köln, (AiF) aus Mitteln des Bundeswirtschaftsministeriums über die DFB gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 20 erschienen und ist bei der EFB-Geschäftsstelle erhältlich.   

Inhalt

1. Einleitung
1.1 Stand der Technik
1.1.1 Aufstellungsmöglichkeiten bei Umformmaschinen
1.1.1.1 Unterkritische Aufstellung
1.1.1.2 Überkritische Aufstellung
1.1.2 Vorgehensweise bei der Auslegung von Aufstellungen
1.2 Ziel des Forschungsvorhabens
2. Auswahl des Berechnungsverfahrens
2.1 Kenngrößen zur Beschreibung von Erschütterungen
2.2 Eigenschaften der Einzelkomponenten
2.2.1 Maschine und Prozeßverlauf
2.2.2 Aufstellelemente und Fundament
2.2.3 Baugrund
2.3 Gesamtrechenmodell
3. Mathematische Formulierung des Gesamtmodells
3.1 Aufstellung des Differentialgleichungssystems
3.1.1 Aufbau und Erzeugung der Steifigkeits- und Dämpfungsmatrix
3.2 Allgemeine Lösung eines Differentialgleichungssystems mit geschwindigkeitsproportionaler Dämpfung
3.2.1 Formulierung des Eigenwertproblems
3.3 Durchführung der Transient-Frequenz-Response-Analyse
3.3.1 Entkopplung des Differentialgleichungssystems
3.3.2 Aufstellung der Frequenzganggleichung
3.3.3 Überlagern von Erregerfunktionen und Lösung des Faltungsintegrals mit Hilfe der Fast-Fourier-Transformation
4. Handhabung des Programms PREDYN zur Berechnung des Schwingungsverhaltens von Umformmaschinen
4.1 Eingabebeispiel
4.2 Programmablauf für die Eigenwertanalyse
4.2.1 Programmstart und Dateneingabe zur Beschreibung des Rechenmodells
4.2.2 Datenkorrektur
4.2.3 Druckerprotokoll der Eingabedaten
4.2.4 Ergebnisausgabe der Eigenwertanalyse
4.2.5 Graphische Ausgabe der Schwingungsformen mit dem Programm PREPLOGEO
4.3 Frequenz-Response-Analyse
4.3.1 Dateneingabe für die Frequenz-Response-Analyse im Programm PRESTEU
4.3.2 Graphische Ausgabe von Nachgiebigkeitsfrequenzgängen, Ortskurven und Phasengängen mit dem Programm PREPLO
4.4 Transient-Response-Analyse
4.4.l Eingabe von Erregerfunktionsdaten im Programm PRESTEU
4.4.2 Eingabe von Daten zur Durchführung der Transient-Response-Analyse im Programm PRESTEU
4.4.2.1 Graphische Darstellung von Amplitudenfrequenzgängen, KB-Werten, Ortskurven, Phasengängen und Zeitschrieben
5. Programmaufbau - Implementierungshinweise
5.1 Programmteile zur Dateneingabe und Korrektur
5.1.1 Eigenwertanalyse
5.1.2 Response-Analyse
5.2 Programmteile zur Datenausgabe
5.2.1 Numerische Ausgaben
5.2.2 Graphische Ausgaben
5.3 Programmteile zur Berechnungsdurchführung
5.3.1 Eigenwertanalyse
5.3.2 Response-Analyse
5.4 Externspeicherverwaltung
6. Anwendungsbeispiel
7. Zusammenfassung
8. Schrifttum
9. Anhang (Programmlisting)